ЭлектрО

ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ (ТЭС)

Тепловые электрические станции. Из общего количества вырабатываемой электрической энергии большая часть приходится на выработку электроэнергии тепловыми электро­станциями.

Процесс получения электрической энергии на ТЭС заключа­ется в последовательном преобразовании энергии сжигаемого топлива в тепловую энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединенную с ге­нератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Топливом для электростанций служат каменный уголь, торф, горючие сланцы, естественный газ, нефть, мазут, древесные отходы.

По характеру обслуживания тепловые электрические станции делят на районные (ГРЭС), конденсационные (КЭС), тепло­электроцентрали (ТЭЦ).

Районные электростанции (ГРЭС), снабжающие потреби­телей только электроэнергией и располагающиеся в районе энергетических запасов (угля, торфа, газа и т. д.). Турбины ГРЭС обеспечивают конденсационный режим, при котором пар проходит последовательно через все ступени турбины, после чего конденсируется в конденсаторе;

Конденсациоинные (КЭС), снабжающие потребителей только электроэнергией, по принципу работы соответствуют ГРЭС, но удалены от потребителей электроэнергии. Они передают вырабатываемую мощность на высоких и сверхвысоких на­пряжениях. В отечественной энергетике на долю КЭС приходит­ся до 60% выработки электроэнергии;

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), снабжающие потребителей электрической и тепловой энергией, располагающиеся в районе их потребления. Они отличаются от ГРЭС и КЭС тем, что используют теплоту «отработавшего» в турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. ТЭС получили широкое рас­пространение в райо­нах (городах) с боль­шим потреблением те­плоты и электроэнер­гии.

Принципиальная схема ТЭЦ и системы теплофикации предста­влены на рис. 1.

Рис. 1 Принципиальная схема ТЭЦ и системы теплофикации

Твер­дое топливо, поступа­ющее   из   топливного склада, с помощью транспортера попадает в топливный бункер, а затем дробильное устройство (шаровую мельницу). Пылевидное топливо пневмотранспортом вдувается к горелкам топки котла. При сгорании топлива выделяется газ с температурой 1200 — 1600 ºС. Эти газы омывают трубы внутри котла 1, по которым протекает вода, отдают свою теплоту, и вода превращается в пар. Вырабатываемый пар с температурой 540 —560 ºС и давлением 130 - 250 т. а. поступает по паропроводу в паровую турбину 2.

Вследствие разности давлений пара, поступающего в турби­ну и выходящего из нее, а также разности температур пар, расширяясь при прохождении через все ступени турбины, совершает механическую работу, т. с. вращает вал турбины, а вместе с ним и генератор 3. Отработанный пар в паровой турбине с параметрами давления 0,035 — 0,05 т. а. и температу­рой 120 — 140 ºС направляемся по трубам в конденсатор 4, где пар превращается в дистиллированную воду, которая откачивается насосом 5 в деаэратор 6 для освобождения конденсатора от растворенного в нем воздуха. Другая часть отобранного пара отбирается из промежуточной ступени турбины с давлением 13 — 40 т. а. и направляется в тепло­фикационный коллектор 7 для использования в системе теплоснабжения промышленных предприятий и коммуникально - хозяйственных объектов. При водяной системе теплоснабжения пар поступает в коллектор 7 в пароводяные подогреватели 15, где отдает теплоту воде, циркулирующей в тепловой сети. Пар в пароводяных подогревателях превращается в конденсат, который насосом 18 откачивается в деаэратор. Нагретая вода поступает по линии тепловой сети 16 потребителям 13 и 14 и после охлаждения в них по обратной линии тепловой сети попадает сетевыми насосами 17 вновь на подогрев в пароводяные подогреватели 15.

При паровой системе теплоснабжения пар из указанного коллектора 7 направляется в  паровую  линию 8; из нее в теплопотребляющие аппараты 9, где превращается в кон­денсат, который из сборных баков 11 насосами 12 через конденсатную линию 10 перекачивается в деаэратор 6, а затем в котел 1 при помощи питательных насосов 20.

Для конденсации пара в конденсаторе 4 подача воды в паровой котел 1 выполняется насосами 19,  которые подают холодную волу из источника водоснабжения 21  (реки, озера, артезианской скважины). Поскольку через трубы конденсатора протекает большое количество воды, ее температура на выходе из конденсатора не превышает 25 — 36° С. Вода с такой температурой не может быть использована в полезных целях и поэтому ее вновь сбрасывают в систему водоснабжения.

Отработанные газы из топки котла с температурой 350 — 450° С нельзя выбрасывать в атмосферу, поэтому на пути их следования установлен водяной экономайзер, который допол­нительно подогревает питательную воду. Продолжая свой путь, газы проходят через золоулавливатель, а затем отсасывающим дымососом выбрасывают в дымовую трубу. ГРЭС и КЭС имеют невысокий КПД. Только 30 — 40% энергии топлива превращает­ся в электрическую энергию, а остальная часть теряется с отходящими тазами, выбрасываемыми в атмосферу через дымовую трубу, и с циркуляционной водой, проходящей через конденсатор турбины. Таким образом, работа конденсационных станций на привозном топливе экономически невыгодна.

На ТЭЦ в зависимости от потребности в паре и горячей воде изменяется количество пара, отводимого от промежуточ­ных ступеней турбины. Чем больше пара отбирается для теплофикации, тем меньше его поступает в конденсатор. При этом выработка электрической энергии снижается, но зато уменьшаются потери теплоты, уносимой с циркуляционной водой. При экономичной работе ТЭЦ, т. е. при одновременном отпуске потребителям оптимальных количеств электроэнергии и теплоты, КПД их достигает 60 — 70%. В период, когда полностью прекращается потребление теплоты (например, не­отопительный сезон), КПД станции снижается.